[发明专利]轴封装置及旋转电机

说明书

本发明提供能够有效地执行冷却用气体的密封的轴封装置等。实施方式的轴封装置中的密封圈包含机体内侧密封圈部件和在旋转轴的轴向上位于比机体内侧密封圈部件靠旋转电机外壳的外侧的机体外侧密封圈部件。在机体内侧密封圈部件与机体外侧密封圈部件之间存在环形间隙。与此同时，在机体内侧密封圈部件的内周面与旋转轴的外周面之间以及机体外侧密封圈部件的内周面与旋转轴的外周面之间存在密封间隙。机体内侧密封圈部件的内周面为整体沿着旋转轴的外周面的平坦面，而在机体外侧密封圈部件的内周面上，形成有沿着旋转轴的旋转方向延伸的沟槽。

技术领域

本发明的实施方式涉及轴封装置和旋转电机。

背景技术

旋转电机为涡轮发电机等设备，例如转子在定子内部旋转地构成。在涡轮发电机等旋转电机中，例如在内部封入氢气，该封入的氢气作为冷却转子和定子的冷却用气体而使用。在旋转电机中，为了防止氢气等冷却用气体向外部泄漏，设置有轴封装置。

使用图12说明相关技术所涉及的旋转电机1。在图12中，横向为水平方向(x)，实际上相当于沿构成旋转电机1的转子的旋转中心轴AX的轴向。并且，在图12中，纵向为竖直方向(z)，实际上相当于旋转中心轴AX的径向的一部分。

如图12所示，旋转电机1贯穿旋转电机外壳3地设置旋转轴4，同时在旋转电机外壳3与旋转轴4之间设置有轴封装置10J。

在旋转电机1中，旋转电机外壳3将冷却用气体封入在设置于机体内侧IN(内侧)的气室中。在旋转电机外壳3中，机体内侧IN的压力P_IN比机体外侧OT(外侧)的压力P_OUT(大气压)高(P_IN＞P_OUT)。并且，在旋转电机外壳3的内部设置有定子(图示省略)。定子在定子铁芯(图示省略)上设置有定子线圈(图示省略)。

旋转轴4的外形为圆柱形状，以沿旋转中心轴AX的轴向沿着水平方向(x)的方式旋转自由地支承在轴承(图示省略)上。在旋转轴4上设置有转子(图示省略)。转子在转子铁芯(图示省略)中设置有转子线圈(图示省略)。转子例如收容在定子的内部，通过与旋转轴4共同旋转，例如进行发电。在旋转电机外壳3的内部，转子和定子使用密封在旋转电机外壳3的机体内侧IN的冷却用气体被冷却。例如，通过冷却用气体在形成于转子中的转子冷却流路(图示省略)和形成于定子中的定子冷却流路(图示省略)内流动，进行转子的冷却和定子的冷却。

轴封装置10J为了将冷却用气体密封在旋转电机外壳3的内部而设置。轴封装置10J为静止物体，设置在旋转电机外壳3上。轴封装置10J的结构为，夹设在旋转轴4、与围绕该旋转轴而设置的旋转电机外壳3之间，防止冷却用气体从旋转电机外壳3的机体内侧IN泄漏到机体外侧OT。

使用图13说明相关技术所涉及的旋转电机1的轴封装置10J的一例。图13中放大表示了竖直面(xz面)的截面。在图13中，横向(x)相当于轴向，纵向(z)相当于径向的一部分。

如图13所示，轴封装置10J为浮动型，在密封壳体20的内部收容有密封圈30和螺旋弹簧80。依次说明构成轴封装置10J的各部分的详情。

密封壳体20为环状体，设置在旋转轴4的周围。即，密封壳体20围绕旋转方向T(周方向)地设置在比旋转轴4的外周面靠径向(z)的外侧。并且，在密封壳体20的内周面P20与旋转轴4的外周面P4之间存在空隙G。

在密封壳体20的内部形成有密封壳体室21。并且，在密封壳体20中比密封壳体室21靠径向(z)的外侧，形成有进油口211。进油口211与密封壳体室21连通。在密封壳体20中，密封油SO从进油口211提供给密封壳体室21。有关详情后述，提供压力比冷却用气体高的密封油SO。

并且，密封壳体20在比密封壳体室21靠径向(z)的内侧形成有密封壳体开口22。密封壳体开口22与密封壳体室21连通。其中，密封壳体开口22使轴向(x)的宽度比密封壳体室21窄地构成。